Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС И ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫМ НАСОСОМ - Патент РФ 2172428
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС И ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫМ НАСОСОМ
АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС И ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫМ НАСОСОМ

АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС И ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫМ НАСОСОМ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение предназначено для использования в трансмиссии транспортного средства в качестве передаточного звена между текучей средой и инерционным аккумулятором механической энергии маховиком. В аксиально-поршневом насосе предусмотрено средство для обеспечения его работы в моторном режиме, гидравлически связанное с третьей линией 3/3 распределителя, с поршневой полостью первого гидроцилиндра и со сливной магистралью. Это средство представляет собой управляемый обратный клапан, приспособленный для свободного пропуска потока текучей среды из поршневой полости первого гидроцилиндра в третью линию 3/3 распределителя, имеющий линию управления и установленный в третьей линии 3/3 распределителя, дроссель, третий гидроцилиндр, в полости которого с возможностью перемещения установлен подпружиненный поршень. Он делит полость на две камеры: поршневую и пружинную. Пружинная соединена со сливной магистралью, а поршневая - с линией управления обратного клапана, которая через дроссель соединена с третьей линией 3/3 распределителя. Поршневая полость второго гидроцилиндра сообщена с напорной магистралью насоса посредством 2/3 распределителя. Плунжерная полость сообщена со сливной магистралью посредством дросселя постоянного сечения, а также с напорной магистралью насоса посредством дросселя переменного сечения. В гидравлической трансмиссии транспортного средства гидромашина переменной производительности представляет собой вышеописанный насос, сливная магистраль которого сообщена со сливом, а напорная магистраль - с напорной магистралью насоса постоянной производительности и посредством затвора - с входной магистралью второй гидромашины. Ее выходная магистраль сообщена посредством обратного клапана с напорной магистралью насоса постоянной производительности. Сливная магистраль аксиально-поршневого насоса или насоса постоянной производительности сообщена посредством обратного клапана с входной магистралью второй гидромашины. Она же сообщена посредством управляемого обратного клапана с выходной магистралью второй гидромашины, а линия управления управляемого обратного клапана - с напорной магистралью насоса постоянной производительности, посредством двухпозиционного трехлинейного распределителя, сообщенного со сливом. Создается возможность эксплуатации насоса в моторном режиме, а в трансмиссии обеспечивается повышение объемного КПД при снижении металлоемкости. 2 с. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2172428
Класс(ы) патента: F04B1/26, F16H33/02
Номер заявки: 2000126331/06
Дата подачи заявки: 18.10.2000
Дата публикации: 20.08.2001
Заявитель(и): Смирнов Игорь Сергеевич
Автор(ы): Смирнов И.С.
Патентообладатель(и): Смирнов Игорь Сергеевич
Описание изобретения: Настоящее изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, в частности к аксиально-поршневому насосу переменной производительности, а так же к гидравлической трансмиссии транспортного средства циклического действия.
Наиболее успешно настоящее изобретение может быть использовано в трансмиссии транспортного средства в качестве передаточного звена между текучей средой и инерционным аккомулятором механической энергии маховиком.
Не менее успешно настоящее изобретение может быть использовано в гидравлических приводах мостовых и портовых кранов, а так же в прессах.
В настоящее время находит широкое применение аксиально-поршневой насос с регулируемой производительностью в гидравлической системе, однако он не защищает последнюю от превышения давления, возникающего от преодоления сопротивления инерционных сил, и требует установки в гидросистеме предохранительных клапанов, назначение которых защита ее путем дросселирования и сброса текучей среды в бак, преобразуя энергию гидравлической жидкости в тепло. Эта энергия не только безвозвратно теряется, но и приводит к повышению температуры рабочей жидкости. Так же конструкция насоса не позволяет рационально использовать под водимую энергию на режиме холостого хода, так как 1/10 номинально подводимой энергии необходимо постоянно подавать на насос для поддержания работоспособности его и гидросистемы.
Существующие гидравлические системы трансмиссий транспортных средств, в которых используется инерционный накопитель механической энергии-маховик и аксиально-поршневой насос с переменной производительностью в качестве передаточного звена, требуют установки золотникового распределителя для организации подвода и отвода текучей среды к входу и выходу аксиально-поршневого насоса, это приводит к снижению объемного КПД трансмиссии и усложнению управления ею.
Попытки решения проблемы рационального использования подъводимой энергии привели к появлению аксиально-поршневого насоса описанного в авторском свидетельстве СССР N 1160095 (кл F 04 В 1/26, 1985), который является наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату.
Известный аксиально-поршневой насос имеет напорную и сливную магистрали и содержит блок цилиндров, установленный на приводном валу и кинематически связанный со звеном, изменяющим объем цилиндров насоса. Далее насос содержит устройство регулирования угла поворота звена, представляющее собой первый гидроцилиндр, внутри которого с возможностью перемещения размещен поршень со штоком, делящий полость гидроцилиндра на две камеры поршневую и штоковую. В последней размещена пружина, одним концом опирающаяся на поршень, другим - на корпус. Шток поршня кинематически связан со звеном, изменяющим объем цилиндров. Для регулирования расхода насоса предусмотрен золотниковый трехпозиционный трехлинейный распределитель, гидравлически связанный с напорной магистралью насоса. Первая линия распределителя сообщена с напорной магистралью насоса, вторая линия - со сливом, третья линия сообщена с поршневой полостью первого гидроцилиндра.
Для управления золотником 3/3 распределителя предусмотрено средство, представляющее собой второй гидроцилиндр, в полости которого установлены плунжер, выходящий наружу, конец которого кинематически связан с золотником 3/3 распределителя, и подпружиненный поршень, делящий полость второго гидроцилиндра на две камеры - поршневую и плунжерную. В последней размещена пружина, одним концом опирающаяся на поршень, а другим - на корпус гидроцилиндра. Поршневая полость второго гидроцилиндра сообщена с напорной магистралью насоса посредством дросселя постоянного сечения, а плунжерная его полость сообщена со сливной магистралью насоса.
При установке в трансмиссию транспортного средства вышеописанного аксиально-поршневого насоса последний не может выполнять функцию передаточного звена между текучей средой и инерционным накопителем механической энергии, что присуще насосу при его работе в режиме мотора, так как при торможении транспортного средства происходит преобразование кинетической энергии движущегося транспортного средства в потенциальную энергию сжатой текучей среды и подача ее в напорную магистраль первой гидромашины переменной производительности. Это давление в ней приводит к росту давления в трехлинейном трехпозиционном золотниковом распределителе, под действием которого золотник займет крайнее положение. При этом вторая линия 3/3 золотникового распределителя будет перекрыта, а его третья линия будет сообщена с напорной магистралью, что приведет к росту давления в поршневой полости первого гидроцилиндра, под действием которого в последней происходит перемещение поршня со штоком, сжатие пружины и изменение угла поворота звена, изменяющего объем цилиндров, а именно уменьшение его.
Вследствие этого уменьшается крутящий момент на валу насоса и кинематически связанного с ним вала маховика, это приводит к тому, что последний не запасает энергию на режиме торможения транспортного средства. Это обстоятельство приводит к дальнейшему росту давления в напорной магистрали, и как следствие, к еще большему уменьшению объема цилиндров и снижению крутящего момента на маховике до "0", то есть прекращается расход текучей среды в сливную магистраль. Это приводит к резкому увеличению давления в трансмиссии выше максимальных и приводит к выходу из строя аксиально-поршневого насоса и трансмиссии транспортного средства.
Попытка увеличения объемного КПД гидравлической трансмиссии транспортного средства известна из авторского свидетельства СССР N 687279 (F 16 H 33/02, 1979), которое является наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату.
Известная гидравлическая трансмиссия содержит двигатель, кинематически связанный с приводным валом насоса постоянной производительности, имеющего напорную магистраль и сливную магистраль соединенную со сливом. Напорная магистраль при этом посредством предохранительного клапана сообщена со сливом. Кроме того, трансмиссия содержит первую гидромашину в виде аксиально-поршневого насоса переменной производительности с напорной и сливной магистралями, вал которой кинематически связан с аккумулятором механической энергии в виде маховика. Напорная магистраль аксиально-поршневого насоса гидравлически сообщена посредством предохранительного клапана со сливом. Кроме того, трансмиссия включает привод колес транспортного средства, который содержит вторую гидромашину с входной и выходной магистралями. Ее приводной вал кинематически связан с ведущими колесами транспортного средства. Двух золотниковых распределителей, первый из которых представляет собой пятилинейный трехпозиционный золотниковый распределитель, гидравлически связанный с напорной магистралью насоса постоянной производительности, так же с напорной и сливной магистралями первой гидромашины переменной производительности, со сливом, и со вторым золотниковым распределителем, представляющим собой четырехлинейный трехпозиционный распределитель, гидравлически связанный с входной и выходной магистралями второй гидромашины, и со сливом.
Однако известная гидравлическая трансмиссия обладает рядом недостатков, а именно: имеет пониженный объемный КПД из-за невозможности использовать подводимую энергию двигателя на режимах разгона от энергии маховика и на режимах торможения транспортного средства, так как на этих режимах напорная магистраль насоса постоянной производительности перекрывается распределителем, и текучая среда поступает в бак. Кроме того, вышеописанную трансмиссию отличает увеличенная масса, так как применение золотниковых распределителей приводит к необходимости применения предохранительных клапанов, а так же увеличенного количества высоконапорных трубопроводов.
Пониженный объемный КПД трансмиссии обусловлен также тем, что примененные золотниковые распределители имеют значительные внутренние утечки текучей среды, которые возрастают с ростом давления. Сами распределители обладают пониженной надежностью, в связи с неравномерностью распределения давления текучей среды в зазоре между золотником и корпусом распределителя, и это же затрудняет управление ими. Так же трансмиссия обладает пониженной оперативностью управления, это связано с наличием пятилинейного четырехпозиционного распределителя и последовательно с ним включенного четырехлинейного трехпозиционного распределителя.
В основу изобретения положена задача, создать аксиально-поршневой насос с регулируемой производительностью, конструкция которого обеспечивала бы возможность его эксплуатации в режиме мотора, а так же создания гидравлической трансмиссии транспортного средства, конструкция которой обеспечивала бы повышение ее объемного КПД при снижении металлоемкости.
Поставленная задача решается тем, что в аксиально-поршневом насосе, имеющем напорную и сливную магистрали и содержащем блок цилиндров, установленный на приводном валу и кинематически связанный со звеном, изменяющим объем цилиндров насоса, устройство изменения угла поворота звена, представляющее собой первый гидроцилиндр, внутри которого с возможностью перемещения размещен поршень со штоком, делящий полость гидроцилиндра на две камеры - поршневую и штоковую, в которой размещена пружина, одним концом опирающаяся на поршень, другим - на корпус, а шток кинематически связан со звеном, изменяющим объем цилиндров, гидравлически связанный с напорной магистралью насоса золотниковый трехпозиционный трехлинейный распределитель, первая линия которого сообщена с напорной магистралью насоса, вторая линия - со сливом, третья линия сообщена с поршневой полостью первого гидроцилиндра, средство управления золотником 3/3 распределителя, представляющее собой второй гидроцилиндр, в полости которого установлены плунжер, выходящий наружу, конец которого кинематически связан с золотником 3/3 распределителя, и подпружиненный поршень, делящий полость второго гидроцилиндра на две камеры - поршневую и плунжерную, в которой размещена пружина, одним концом опирающаяся на поршень, а другим - на корпус гидроцилиндра, при этом поршневая полость второго гидроцилиндра сообщена с напорной магистралью насоса, а плунжерная полость сообщена со сливной магистралью насоса, согласно изобретению, предусмотрено средство для обеспечения его работы в моторном режиме, гидравлически связанное с третьей линией 3/3 распределителя, с поршневой полостью первого гидроцилиндра и со сливной магистралью. Необходимо, чтобы средство для обеспечения работы насоса в моторном режиме представляло собой управляемый обратный клапан, приспособленный для свободного пропуска потока жидкости из поршневой полости первого гидроцилиндра в третью линию 3/3 распределителя, имеющий линию управления и установленный в третьей линии 3/3 распределителя, дроссель и третий гидроцилиндр, в полости которого с возможностью перемещения установлен подпружиненный поршень, делящий полость на две камеры - поршневую и пружинную, из которых пружинная соединена со сливной магистралью, а поршневая - с линией управления обратным клапаном, которая через дроссель соединена с третьей линией 3/3 распределителя.
Такая конструкция насоса позволяет ему работать в режиме мотора при запуске маховика, поскольку управляемый обратный клапан разобщает гидравлическую связь между третьей линией золотникового 3/3 распределителя и поршневой полостью первого гидроцилиндра, это сохраняет положение звена, изменяющего объем цилиндров, соответствующий максимальному объему цилиндров, что приводит к максимальному крутящему моменту на валу насоса и валу маховика, кинематически с ним связанного, это необходимо для предварительного накопления энергии в нем. При возрастании давления выше номинального в напорной магистрали аксиально-поршневого насоса регулируемой производительности, золотник 3/3 распределителя переместится в направлении пружины и сожмет ее, в этом положении он перекроет первую линию распределителя и сообщит между собой вторую и третью его линии, это приведет к тому, что поршневая полость первого гидроцилиндра будет сообщена со сливом, и под действием усилия пружины шток, изменяет угол наклона звена, при котором давление текучей среды, воздействуя на поршни блока цилиндров, приводит к появлению крутящего момента. Это вызовет увеличение оборотов маховика и плавное снижение давления в напорной магистрали насоса.
В период начала уменьшения давления в напорной магистрали насоса золотник под действием пружины переместится в среднее положение, при котором все линии золотникового 3/3 распределителя его перекрыты и звено, изменяющее объем цилиндров, будет сохранять прежнее положение. Это положение будет сохраняться до тех пор, пока сохраняется данный уровень давления в напорной магистрали насоса. Если давление продолжает уменьшаться, это вызовет перемещение золотника золотникового 3/3 распределителя под действием усилия пружины в крайнее положение, при этом вторая линия 3/3 распределителя останется закрытой, а первая его линия окажется сообщенной с третьей линией его же, при этом напорная магистраль насоса сообщится с третьей линией 3/3 распределителя, это вызовет подачу давления в поршневую полость первого гидроцилиндра. При этом, сжимая пружину, поршень со штоком переместит звено, изменяющее объем цилиндров, на угол, соответствующий объему цилиндров, при котором вращение приводного вала насоса вращающим моментом маховика вызовет подачу текучей среды и увеличение давления в напорной магистрали насоса.
Начальный период роста давления повлечет за собой перемещение золотника 3/3 распределителя в среднее положение, при этом все линии последнего будут перекрыты. Это положение будет сохраняться до тех пор, пока сохраняется данный уровень давления.
Желательно чтобы поршневая полость второго гидроцилиндра была сообщена с напорной магистралью насоса посредством 2/3 распределителя.
Это дает возможность двухступенчатого регулирования давления настройки золотника 3/3 распределителя, что обеспечивает режим номинального давления в напорной магистрали насоса, необходимого на режимах: останов, свободный ход и равномерное движение для поддержания номинального давления в трансмиссии, и в начале работы режимов разгон и торможение транспортного средства, с целью обеспечения минимальных давлений. Также необходимо, чтобы плунжерная полость второго гидроцилиндра была сообщена со сливной магистралью посредством дросселя постоянного сечения, и она же сообщена с напорной магистралью насоса посредством дросселя переменного сечения.
Это необходимо для контролируемого, плавного изменения давления в плунжерной полости второго гидроцилиндра, что приводит к соответствующему изменению усилия пружины золотника 3/3 распределителя, необходимого для обеспечения оперативного управления такими характеристиками работы трансмиссии как: интенсивность разгона, увеличение и снижение скорости равномерного движения, интенсивность торможения.
Поставленная задача решается также тем, что в гидравлической трансмиссии транспортного средства, включающей двигатель, кинематически связанный с приводным валом насоса постоянной производительности, имеющего напорную магистраль и сливную магистраль, соединенную со сливом, первую гидромашину переменной производительности с напорной и сливной магистралями, вал которой кинематически связан с аккумулятором механической энергии в виде маховика, привод колес транспортного средства, содержащий вторую гидромашину с входной и выходной магистралями, вал которой кинематически связан с ведущими колесами транспортного средства, согласно изобретению, первая гидромашина переменной производительности представляла собой аксиально-поршневой насос, выполненный согласно изобретению, сливная магистраль которого сообщена со сливом, а напорная магистраль сообщена с напорной магистралью насоса постоянной производительности и сообщена посредством затвора с входной магистралью второй гидромашины, а ее выходная магистраль сообщена посредством обратного клапана с напорной магистралью насоса постоянной производительности, сливная магистраль аксиально-поршневого насоса или насоса постоянной производительности была сообщена посредством обратного клапана с входной магистралью второй гидромашины и она же сообщена посредством управляемого обратного клапана с выходной магистралью второй гидромашины, а полость управления управляемого обратного клапана сообщена с напорной магистралью насоса постоянной производительности посредством двухпозиционного трехлинейного распределителя, сообщенного со сливом.
Такое конструктивное выполнение трансмиссии приведет к более экономичному расходу топлива и энергии, подводимой двигателем, и дает возможность выполнить последнюю с одним высоконапорным трубопроводом, что приводит к ее упрощению, а также к снижению ее металлоемкости и позволяет осуществить управление ею высоконадежными гидравлическими агрегатами, такими как клапанный затвор, обратные клапана и управляемый обратный клапан.
Аксиально-поршневой насос и гидравлическая трансмиссия, выполненные согласно изобретению, станут более понятными из нижеследующих примеров выполнения и чертежей, на которых:
Фиг. 1 - гидравлическая схема аксиально-поршневого насоса согласно изобретению со средством для обеспечения его работы в моторном режиме.
Фиг. 2 - вариант выполнения.
Фиг. 3 - вариант выполнения.
Фиг. 4 - гидравлическая схема трансмиссии транспортного средства, согласно изобретению.
Аксиально-поршневой насос 1 согласно изобретению, который предназначен для использования в трансмиссии транспортного средства, включает в себя напорную магистраль 2 и сливную магистраль 3 и содержащий блок цилиндров 4, установленный на приводном валу 5 и кинематически связанный со звеном 6, изменяющим объем цилиндров 4 насоса. Устройство 7 регулирования угла поворота звена, представляющее собой первый гидроцилиндр 8, внутри которого с возможностью перемещения размещен поршень 9 со штоком 10, делящий полость гидроцилиндра 8 на две камеры 11 и 12 поршневую и штоковую соответственно, в которой размещена пружина 13, один конец 13а которой опирается на поршень, другой - на корпус. Шток 10 кинематически связан со звеном 6, изменяющим объем цилиндров 4.
Золотниковый трехпозиционный трехлинейный распределитель 14, гидравлически связанный с напорной магистралью 2 насоса, первая линия 15 которого сообщена с напорной магистралью 2 насоса 1, вторая линия 16 - со сливной магистралью 3, третья линия 17 сообщена с поршневой полостью 11 первого гидроцилиндра 8. Средство 18 управления золотником 19 3/3 распределителя 14, представляющее собой второй гидроцилиндр 20, в полости которого установлены плунжер 21, конец которого с ограничителем 21a кинематически связан пружиной 22 с золотником 19 3/3 распределителя 14, и подпружиненный поршень 23, делящий полость второго гидроцилиндра 20 на две камеры 24 и 25 - поршневую и плунжерную соответственно, в последней размещена пружина 26, одним концом 26а, опирающаяся на поршень 23, а другим концом 26b - на корпус гидроцилиндра 20. При этом поршневая полость 24 второго гидроцилиндра 20 сообщена с напорной магистралью 2 насоса 1, а плунжерная полость 25 сообщена со сливной магистралью 3 насоса 1. Средство 27 для обеспечения работы насоса в моторном режиме, гидравлически связанное с третьей линией 17 3/3 распределителя 14, с поршневой полостью 11 первого гидроцилиндра 8 и со сливной магистралью 3. Необходимо, чтобы средство для обеспечения работы насоса в моторном режиме содержало управляемый обратный клапан 28, приспособленный для свободного пропуска потока текучей среды из поршневой полости 11 первого гидроцилиндра 8 в третью линию 17 3/3 распределителя 14 и имеет линию 29 управления. Предусмотрены дроссель 30 и третий гидроцилиндр 31, в полости которого с возможностью перемещения установлен подпружиненный поршень 32. Он делит полость на две камеры 33 и 34 - поршневую и пружинную соответственно, в последней находится пружина 35. Пружинная соединена со сливной магистралью 3, а поршневая - с линией управления обратного клапана 29. Она же через дроссель 30 соединена с третьей линией 17 3/3 распределителя 14.
При эксплуатации аксиально-поршневого насоса 1 в трансмиссии транспортного средства (на фиг. 1-3 не показано) возникает необходимость запуска маховика (на фиг. 1-3 не показано), это осуществляется следующим образом: при отсутствии давления в напорной магистрали 2 аксиально-поршневого насоса 1 последний находится в исходном положении, характеризуемом тем, что золотник 19 3/3 распределителя находится в крайнем положении, пружина 22 разжата, напорная магистраль 2 насоса 1 сообщена с третьей линией 17 3/3 распределителя 14, управляемый обратный клапан 28 закрыт, поршень 9 первого гидроцилиндра 8 под действие усилия пружины 13 занимает крайнее положение и кинематически связанное с ним звено 6, изменяющее объем цилиндров 4, находится в положении, соответствующим максимальному объему цилиндров, которое приводит к максимальному вращающему моменту на валу 5 насоса и валу маховика, кинематически с ним связанного, поршни 23 и 32 соответственно второго и третьего гидроцилиндров под действием усилия пружин 26 и 35 занимают крайнее положение. При подаче текучей среды в напорную магистраль 2 она создаст момент на валу 5 насоса 1, при вращении которого начинает вращаться кинематически связанный с ним маховик. Одновременно давление текучей среды подходит к золотнику 19 3\3 распределителя 14 и попадает в его третью линию 17, достигает закрытого управляемого обратного клапана 28 и создает давление в третьей линии 17, под действием которого текучая среда с ограниченным расходом посредством дросселя 30 начинает наполнять поршневую полость 33 третьего гидроцилиндра 31 под действием давления текучей среды отодвигая поршень 32.
При этом в линии управления 29 управляемого обратного клапана 2 поддерживается низкое давление, этот режим сохраняется до тех пор, пока текучая среда не заполнит третий гидроцилиндр 31. При его заполнении происходит рост давления в линии управления 29 управляемого обратного клапана 28, и он открывается. Давление текучей среды достигает первого гидроцилиндра 8, при этом его поршень 9 со штоком 10 начинает перемещать управляющее звено 6 и уменьшать объем цилиндров 4, это приводит к росту давления в напорной магистрали 2. При достижении номинального давления в напорной магистрали 2 насоса 1 золотник 19 3/3 распределителя 14 переместится в среднее положение и перекроет при этом все линии золотникого распределителя 14 и первый гидроцилиндр 8 прекратит изменение угла поворота звена 6 и связанного с ним изменения объема цилиндров 4.
При дальнейшем увеличении давления в напорной магистрали 2 золотник 19 сообщит сливную магистраль 3 с третьей линией 17 золотникового 3/3 распределителя 14, и под действием пружины 13 звено 6 изменения объема цилиндров 4 изменит угол так, что бы при давлении выше номинального текучая среда создает вращающий момент на валу насоса 5, при вращении которого и вращается кинематически связанный с ним маховик, и создавались условия для поддержания номинального давления в напорной магистрали 2 насоса 1. При понижении давления текучей среды в напорной магистрали 2 аксиально-поршневого насоса 1 золотник 19 переместится под действием пружины, при этом перекроется сливная магистраль 3, а напорная магистраль 2 сообщится с третьей линией 17 3/3 распределителя, при этом давление нагнетания достигнет первого гидроцилиндра 8 и передвинет поршень 9 и связанные с ним шток 10 и звено 6 изменения объема, это повлечет за собой изменение объема цилиндров 4, при котором насос 1, под действием вращающего момента маховика, начинает подавать текучую среду, стараясь компенсировать потерю давления. Так происходит до тех пор, пока энергия маховика не будет использована до конца.
При остановке маховика давление в напорной магистрали 2 аксиально-поршневого насоса 1 будет мгновенно снижено до давления слива. При этом золотник 19 3/3 распределителя 14 переместится до упора под действием пружины 22, и напорная магистраль 2 насоса 1 при этом сообщится с третьей линией 17 золотникового 3/3 распределителя 14, при этом поршень 32 третьего гидроцилиндра 31 под действием пружины 35 переместится в исходное положение, поршень 9 первого гидроцилиндра 8 под действием пружины 13 переместится в крайнее положение и кинематически связанное с ним звено 6, изменяющее объем цилиндров 4, займет исходное положение, при котором объем цилиндров 4 соответствует максимальному вращающему моменту на валу 5 насоса 1, при этом вытесняемая текучая среда, преодолевая обратный клапан управляемого обратного клапана 28, поступает в напорный трубопровод 2 насоса 1, плавно прокрутит вал насоса 5 и кинематически связанный с ним маховик. После этого аксиально-поршневой насос 1 примет исходное положение. Такая конструкция насоса позволяет ему работать в режиме мотора при запуске маховика и превышении давления в напорном трубопроводе выше номинальных.
Другой вариант выполнения насоса отличается от ранее описанного только лишь наличием трехлинейного двухпозиционного распределителя 36 (фиг. 2), посредством которого поршневая полость 24 второго гидроцилиндра 20 сообщена с напорной магистралью 2 насоса 1.
При подаче давления текучей среды в поршневую полость 24 второго гидроцилиндра 20 поршень 23, преодолевая усилие пружины 26, переместится в крайнее положение и нажмет на плунжер 21, который, воздействуя на пружину 22 золотника 19 3/3 распределителя 14, изменит давление его настройки, подымая давление с минимального до номинального значения. При этом соответственно изменится величина давления в напорной магистрали 2 насоса 1, а так же изменится момент переключения аксиально-поршневого насоса 1 с режима мотор на режим насос при снижении давления. При сбросе давления из поршневой полости 24 второго гидроцилиндра 20 поршень 23 под действием пружины 26 освободит плунжер 21 и соответственно пружину 22 золотника 19 3/3 распределителя 14, при этом уменьшится величина давления его настройки. Это повлечет за собой уменьшение давления в напорной магистрали насоса 2. Применение двухступенчатого регулирования давления настройки золотника 3/3 распределителя позволяет обеспечивать номинальное давление в напорной магистрали насоса, необходимое на режимах: останов, свободный ход и равномерное движение, а так же для поддержания минимального давления в трансмиссии, в начале работы режимов разгон и торможение транспортного средства, с целью обеспечения плавности ее работы.
Третий вариант выполнения насоса отличается от ранее описанного только лишь наличием дросселей постоянного 37 и переменного 38 сечения, при помощи которых плунжерная полость 25 второго гидроцилиндра 20 сообщается со сливной магистралью 3 посредством первого, а посредством второго она же сообщается с напорной магистралью 2. Давление текучей жидкости в напорной магистрали 2 подводится к закрытому дросселю переменного сечения 38, при этом в плунжерной полости 25 устанавливается давление сливной магистрали 3, так как она сообщена посредством дросселя постоянного сечения 37 с ней. При открывании дросселя переменного сечения 38 текучая среда поступает в плунжерную полость 25 и к дросселю постоянного сечения 37, при этом происходит рост давления, величина которого пропорциональна величине открытия дросселя переменного сечения 38. Изменяемое давление в плунжерной полости 25 вызывает перемещение плунжера 21, воздействующего на пружину 22 золотника 19 золотникового 3/3 распределителя 14, это вызывает соответствующее изменение давления в напорной магистрали 2 насоса 1. Это необходимо для контролируемого, плавного изменения давления в плунжерной полости второго гидроцилиндра, что приводит к соответствующему изменению усилия пружины золотника 3/3 распределителя, необходимого для обеспечения оперативного управления такими характеристиками работы трансмиссии как: интенсивность разгона, увеличение и снижение скорости равномерного движения, интенсивность торможения.
Гидравлическая трансмиссия транспортного средства включает двигатель 39, кинематически связанный с приводным валом 40 насоса постоянной производительности 41, имеющего напорную магистраль 42 и сливную магистраль 43, соединенную со сливом 44. Трансмиссия также включает первую гидромашину переменной производительности, представляющую собой аксиально-поршневой насос 1 согласно изобретению, вал 5 которой кинематически связан с аккумулятором механической энергии 45 в виде маховика 46. Привод колес транспортного средства 47 содержит вторую гидромашину 48 с входной 49 и выходной 50 магистралями, вал 51 которой кинематически связан с ведущими колесами 52 транспортного средства. Сливная магистраль 3 первой гидромашины переменной производительности 1 сообщена со сливом 44, а напорная магистраль 2 сообщена с напорной магистралью 42 насоса постоянной производительности 41 и сообщена посредством затвора 53 с входной магистралью 49 второй гидромашины 48. Ее выходная магистраль 50 сообщена посредством обратного клапана 54 с напорной магистралью 42 насоса постоянной производительности 41. Сливная магистраль 3 аксиально-поршневого насоса 1 или насоса постоянной производительности 43 сообщена посредством обратного клапана 55 с входной магистралью 49 второй гидромашины 48. Они же сообщены посредством управляемого обратного клапана 56 с выходной магистралью 50 второй гидромашины 48. Линия 57 управления управляемого обратного клапана 56 сообщена с напорной магистралью 42 насоса постоянной производительности 41 посредством двухпозиционного трехлинейного распределителя 58, сообщенного со сливом 44.
Работа трансмиссии заключается в следующем: при включении двигателя 39 насос постоянной производительности 41 начинает подавать текучую среду в напорную магистраль 2 насоса 1. При этом происходит рост давления в ней. Аксиально-поршневой насос 1 находится в исходном положении, а именно: напорная магистраль 2 насоса 1 сообщена с третьей линией 17 золотникового 3/3 распределителя 14, при этом управляемый обратный клапан 28 закрыт, поршень 32 третьего гидроцилиндра 31 под действием пружины 35 перемещен в крайнее положение, поршень 9 первого гидроцилиндра 8 под действием пружины 13 перемещен тоже в крайнее положение и кинематически связанное с ним звено 6, изменяющее объем цилиндров 4, занимает положение, при котором объем цилиндров 4 соответствует максимальному вращающему моменту на валу 5 насоса 1, и давление текучей среды, поступая в насос, вращает его вал 5 и инерционный накопитель механической энергии 45, вал которого кинематически связан с валом 5 насоса 1. Происходит первоначальное накопление энергии двигателя 39 в маховике 46.
Для осуществления движения транспортного средства необходимо понизить давление в напорной магистрали 2 насоса 1, это необходимо для осуществления плавного страгивания транспортного средства, для этого посредством трехлинейного двухпозиционного распределителя 36 перекрывают линию, сообщающуюся с напорной магистралью насоса 2, и им же сообщают поршневую полость 24 второго гидроцилиндра 20 со сливом 44. Открывают затвор 53 и текучая среда поступает к входной магистрали 49 второй гидромашины 48.
Для начала движения текучая среда под минимальным давлением подается в линию управления 57 управляемого обратного клапана 56 и сообщает ее выходную магистраль 50 со сливом 44, подавая сигнал управления на дроссель переменного сечения 38, увеличивая его проходное сечение, что приводит к увеличению давление в плунжерной полости 25 второго гидроцилиндра 20 и соответственно к увеличению давления в напорной магистрали 2 аксиально-поршневого насоса 1 и во входной магистрали 49 второй гидромашины 48, что позволяет начать движение транспортного средства, используя запасенную энергию в маховике 46 и энергию двигателя 39.
Для осуществления движения по инерции свободным ходом необходимо закрыть затвор 53. При этом прекратится подача текучей среды аксиально-поршневым насосом 1 во входную магистраль 49 второй гидромашины 48. Это приведет к росту давления в напорной магистрали насоса 1, при этом золотниковый 3/3 распределитель 14 сообщит третью линию 17 распределителя 14 со сливом 45. Звено 6, изменяющее объем цилиндров 4, изменит угол так, что бы при давлении выше номинального текучая среда создавала вращающий момент на валу 5 насоса 1 и валу маховика 46, кинематически с ним связанного. При этом напорную магистраль 2 насоса 1 сообщают с поршневой полостью 24 второго гидроцилиндра 20 посредством трехлинейного двухпозиционного распределителя 36. Это приведет к росту давления до номинального в напорной магистрали 2 насоса 1. Вторая гидромашина 48 при этом, вращаемая ведущими колесами 52, создаст разрежение и посредством обратного клапана 55 засосет текучую среду со слива 44. Давление с выходной магистрали 50 второй гидромашины 48 будет подаваться посредством открытого управляемого обратного клапана 56 на слив 44.
Для осуществления режима торможения необходимо снизить давление в напорной магистрали 2 аксиально-поршневого насоса 1, для этого необходимо сообщить поршневую 24 полость второго гидроцилиндра 20 со сливом 44 посредством трехлинейного двухпозиционного распределителя 36, при этом поршень 23 второго гидроцилиндра 20 под действием пружины 26 займет крайнее положение и снизится усилие нажатия на пружину 22, и это приведет к снижению давления в напорной магистрали 2 насоса 1. Одновременно посредством второго 2/3 распределителя 58 линия управления 57 управляемого обратного клапана 56 сообщается со сливом 44, при этом управляемый обратный клапан 56 закрывается и текучая среда под давлением, создаваемым второй гидромашиной 48, с выходной магистрали 50 посредством обратного клапана 54 подается в напорную магистраль 2 аксиально-поршневого насоса 1. При этом текучая среда под минимальным давлением, сниженным насосом 1 благодаря средству 18 управления золотником 19 3/3 распределителя 14, будет подана на слив 44. Для осуществления начала торможения необходимо подать сигнал управления на дроссель переменного сечения 38, при этом он увеличит свое сечение и это вызовет повышение давления в плунжерной полости 25 и увеличение усилия нажатия на пружину 22, при этом увеличится давление текучей среды в напорной магистрали 2. Это давление будет равно давлению текучей среды в выходной магистрали 50 второй гидромашины 48, при этом последняя начнет создавать тормозной момент. Величина его будет пропорциональна величине давления в напорной магистрали 2 насоса 1. При этом насос 1, создавая сопротивление текучей среде и транспортируя ее на слив 44, работает в режиме мотора, при этом звено 6, изменяющее объем цилиндров 4, находится в таком положении, при котором давление среды приводит к росту вращающего момента на валу 5 насоса 1 и валу маховика 46, кинематически с ним связанного.
Трансмиссия транспортного средства, согласно изобретения, обеспечивает снижение веса ее в 1,5-2 раза при повышении уровня рабочих давлений в 1,5 раза и увеличения объемного КПД на 10-15%.
Формула изобретения: 1. Аксиально-поршневой насос, имеющий напорную и сливную магистрали и содержащий блок цилиндров, установленный на приводном валу и кинематически связанный со звеном, изменяющим объем цилиндров насоса, устройство регулирования угла поворота звена, представляющее собой первый гидроцилиндр, внутри которого с возможностью перемещения размещен поршень со штоком, делящий полость гидроцилиндра на две камеры: поршневую и штоковую, в которой размещена пружина, одним концом опирающаяся на поршень, другим - на корпус гидроцилиндра, а шток кинематически связан со звеном, изменяющим объем цилиндров, гидравлически связанный с напорной магистралью насоса золотниковый трехпозиционный трехлинейный распределитель, первая линия которого сообщена с напорной магистралью насоса, вторая линия - со сливной магистралью, третья линия сообщена с поршневой полостью первого гидроцилиндра, средство управления золотником 3/3 распределителя, представляющее собой второй гидроцилиндр, в полости которого установлены плунжер, выходящий наружу, конец которого кинематически связан с золотником 3/3 распределителя, и подпружиненный поршень, делящий полость второго гидроцилиндра на две камеры: поршневую и плунжерную, в которой размещена пружина, одним концом опирающаяся на поршень, а другим - на корпус гидроцилиндра, при этом поршневая полость второго гидроцилиндра сообщена с напорной магистралью насоса, а плунжерная полость сообщена со сливной магистралью насоса, отличающийся тем, что предусмотрено средство для обеспечения его работы в моторном режиме, гидравлически связанное с третьей линией 3/3 распределителя, с поршневой полостью первого гидроцилиндра и со сливной магистралью.
2. Насос по п.1, отличающийся тем, что средство для обеспечения его работы в моторном режиме представляет собой управляемый обратный клапан, приспособленный для свободного пропуска потока текучей среды из поршневой полости первого гидроцилиндра в третью линию 3/3 распределителя, имеющий линию управления и установленный в третьей линии 3/3 распределителя, дроссель, третий гидроцилиндр, в полости которого с возможностью перемещения установлен подпружиненный поршень, делящий полость на две камеры: поршневую и пружинную, из которых пружинная соединена со сливной магистралью, а поршневая - с линией управления обратного клапана, которая через дроссель соединена с третьей линией 3/3 распределителя.
3. Насос по п.1, отличающийся тем, что поршневая полость второго гидроцилиндра сообщена с напорной магистралью насоса посредством 2/3 распределителя.
4. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что плунжерная полость второго гидроцилиндра сообщена со сливной магистралью посредством дросселя постоянного сечения, а также сообщена с напорной магистралью насоса посредством дросселя переменного сечения.
5. Гидравлическая трансмиссия транспортного средства, включающая двигатель, кинематически связанный с приводным валом насоса постоянной производительности, имеющего напорную магистраль и сливную магистраль, соединенную со сливом, первую гидромашину переменной производительности с напорной и сливной магистралями, вал которой кинематически связан с аккумулятором механической энергии в виде маховика, привод колес транспортного средства, содержащий вторую гидромашину с входной и выходной магистралями, вал которой кинематически связан с ведущими колесами транспортного средства, отличающаяся тем, что первая гидромашина переменной производительности представляет собой аксиально-поршневой насос по пп.1 - 4, сливная магистраль которого сообщена со сливом, а напорная магистраль сообщена с напорной магистралью насоса постоянной производительности и сообщена посредством затвора с входной магистралью второй гидромашины, а ее выходная магистраль сообщена посредством обратного клапана с напорной магистралью насоса постоянной производительности, сливная магистраль аксиально-поршневого насоса или насоса постоянной производительности сообщена посредством обратного клапана с входной магистралью второй гидромашины и она же сообщена посредством управляемого обратного клапана с выходной магистралью второй гидромашины, а линия управления управляемого обратного клапана сообщена с напорной магистралью насоса постоянной производительности, посредством двухпозиционного трехлинейного распределителя, сообщенного со сливом.